intel官方Flash RAID技術詳解1

RAID 0的寫和格式化操作模式

　　1、認識RAID0

　　RAID 0是最簡單的一种形式，RAID 0可以把多塊硬盤連接在一起形成一個容量更大的存儲設備。最簡單的RAID 0技術只是提供更多的磁盤空間，不過我們也可以通過設置，使用RAID
0來提高磁盤的性能和吞吐量。RAID 0沒有冗余或錯誤修复能力，但是實現成本是最低的。

RAID 0是所有RAID中速度最快、利用率最高的一种模式，也是目前主板支持較多的一种，如intel的ICH5R南橋也引入了對RAID的支持，選擇的正是RAID0。RAID
0提高存儲性能的原理是把連續的數据分散到多個磁盤上存取，這樣，系統有數据請求就可以被多個磁盤并行的執行，每個磁盤執行屬于它自己的那部分數据請求。

這种數据上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整体存取性能;上圖1所示的是三個磁盤組成的一個邏輯硬盤(RADI 0 磁盤組)。

2、RAID 0的寫(Write)操作

　　下圖中我們把3塊磁盤組合在一起形成一個獨立的邏輯驅動器，容量相當于任何一塊單獨硬盤的3倍，這种設置方式只有一個好處，那就是可以增加磁盤的容量。至于速度，則与其中任何一塊磁盤的速度相同，這是因為同一時間內只能對一塊磁盤進行I/O操作。

RAID 0寫操作是采用一种數据分割的方式，這也是磁盤寫操作最基本的方式，就是在一個普通硬盤上，數据被存儲在同一張盤的連續扇區上。圖中RAID 0使用三個磁盤，并將數据分成從512字節到數兆字節的若干塊，這些數据塊被交替寫到磁盤中。

圖2

第1段被寫到磁盤(硬盤)1中，第2段被寫到磁盤2中，第3段被寫到磁盤3中;圖中的表現就是將數据0寫在磁盤1中，數据1寫在磁盤2中，數据2寫在磁盤3中;當系統到達陣列中的最后一個磁盤3時，就寫到磁盤1的下一分段，即將數据3又重寫在磁盤1中，數据4又重寫在磁盤2中，數据5又重寫在磁盤3中;以下如此，即將數据6又重寫在磁盤1中，數据7又重寫在磁盤2中，數据8又重寫在磁盤3中，如此操作等等。

3、RAID 0的數据損坏(Crash)与格式化(Format)

　　由于RAID 0是不提供數据冗余，因此一旦用戶數据損坏，損坏的數据將無法得到恢复。如果其中的任何一塊磁盤出現故障，整個系統將會受到破坏，無法繼續使用。從這种意義上說，使用純RAID
0方式的可靠性僅相當于單獨使用一塊硬盤的1/3(因為本例中RAID 0使用了3塊硬盤)。

圖3中的磁盤1坏了，它里面原先存放的數据0、數据3和數据6將全部丟失，不能恢复還原;圖中的磁盤2和磁盤3如果坏了，其中的數据也是不能恢复還原的。

　　圖3

　　格式化是一种純物理操作，是在硬盤的所有數据區上寫零的操作過程，同時也對硬盤介質做一致性檢測，并且標記出不可讀和坏的扇區。圖4中顯示的是將三個磁盤(硬盤)全部進行格式化的結果。進行格式化的時候一般有兩种情況:一种是當硬盤介質產生錯誤時才需要進行格式化，另外一种是從原硬盤厂商那里購買來的硬盤(有的硬盤在出厂時就已經格式化過)。

　圖4

RAID 1的寫和恢复操作模式

　　1、認識RAID 1

　　RAID 1其實就是鏡像技術的實現，簡單工作原理就是把相同的數据備份存放在兩個驅動器，當一個驅動器出現故障，另一個仍然可以維持系統的正常運轉。當然恢复故障驅動器也是非常簡單的，只要把數据完好的備份拷貝到正常的硬盤上就可以了，數据冗余的換來的是數据的安全。

有的RAID 1通過增加一個RAID控制器來提高容錯能力，所以對于關鍵數据來將是最好的選擇，不過RAID 1對于系統的性能提高很小，它的相對低廉的价格和易用的特點使它已經成為RAID控制器的主流之一，RAID
1的最大优點就是保証用戶數据的可用性和可修复性。

圖5

RAID 1的操作方式是把用戶寫入硬盤的數据百分之百地自動复制到另外一個硬盤上。盡管事實上RAID 1使用了兩個物理硬盤，操作系統卻只能分辨出一個邏輯硬盤。因為一個盤上的數据是复制的另一張盤上的，所以一個雙硬盤的RAID
1磁盤陣列的存儲能力只能達到一張單獨盤片的存儲能力。

　　2、RAID1的寫(Write)操作

　　RAID 1是最基本的容錯RAID級別，它創建一個數据磁盤的副本。RAID 1每一個磁盤都具有一個對應的鏡像盤，對任何一個磁盤的數据寫入都會被复制鏡像盤中，系統可以從一組鏡像盤中的任何一個磁盤讀取數据。

圖6

本例中，也就是說寫在硬盤1和硬盤2上的數据是完全一樣的，如寫在硬盤1上的數据0、1、2、3、4、5，也同樣寫在硬盤2的同一個位置的數据0、1、2、3、4、5，對外只顯示一個帶有數据0、1、2、3、4、5的磁盤。

3、RAID 1的數据損坏(Crash)与恢复(Recover)操作

　　在RAID 1中，任何一塊硬盤的故障都不會影響到系統的正常運行，而且只要能夠保証任何一對鏡像盤中至少有一塊磁盤可以使用，當一塊硬盤失效時，系統會忽略該硬盤，轉而使用剩余的鏡像盤讀寫數据。當然，我們應當及時地更換損坏的硬盤并利用備份數据重新建立Mirror，避免備份盤在發生損坏時，造成不可挽回的數据損失。

當RAID1的硬盤2坏了，從圖中我們可以看出，對外只顯示的帶有數据0、1、2、3、4、5的邏輯磁盤還是能正常工作的，因為硬盤1上有同樣的數据，系統照樣能運行。

圖7

　　當發現硬盤損坏時，我們所做的工作就是:必須盡快取出計算机中已坏的那個硬盤，更換一個已經格式化好的新硬盤。當更換新盤之后，原有好盤中的數据必須被复制到新盤中，這一操作被稱為同步鏡像，同步鏡像一般都需要很長時間，尤其是當損害的硬盤的容量很大時更是如此。

圖8

在同步鏡像的進行過程中，外界對數据的訪問不會受到影響，但是由于复制數据需要占用一部分的帶寬，所以可能會使整個系統的性能有所下降。圖8中新換好硬盤2后，原來硬盤1中的數据0、1、2、3、4、5會同步恢复到硬盤2中，這樣RAID
1就能很好地提高讀取性能和系統的安全性。